In vielen Nutzgebäuden werden für die Beheizung und Klimatisierung unterschiedliche TGA-Systeme verwendet. Die Abwärme aus der Kälteerzeugung wird dabei in die Umgebung abgeführt – und häufig gleichzeitig Energie für die Beheizung und Trinkwassererwärmung aufgewendet. Gesamtsysteme auf der Basis einer Wärmepumpe können die Abwärme sinnvoll nutzen und so Energieverbrauch und -kosten senken. Mit der Energiestation ES Basis bietet Walter Meier jetzt ein System an, bei dem Heiz- und Kühltechnik zu einem System „verschmolzen“ wurden. Über ein Energielastmanagement wird anfallende Wärme/Kälte anderen Anwendungen bereitgestellt. Der Ausgleich erfolgt vorzugsweise geothermisch über Erdsonden bzw. Grundwasser oder über Außenluft.
Bei der Energiestation setzt Walter Meier ausschließlich auf das natürliche Kältemittel R290 (Propan), das mit einem sehr geringen GWP ∼ 20 (relatives Treibhauspotenzial, Global Warming Potential) auch auf lange Sicht vor gesetzlichen Restriktionen sicher ist. Bei der technischen Verwendung von Propan müssen jedoch die Stoffeigenschaften besonders berücksichtigt werden: Propan ist bei Normbedingungen mit 2,01kg/m3 deutlich schwerer als Luft und wirkt in hohen Konzentrationen narkotisierend bis erstickend. Zudem ist Propan hochentzündlich und bildet zwischen einem Volumenanteil von ca. 2,1…9,4 % in Luft explosible Gemische.
Das Kernelement ES Basis begegnet dem mit einem überzeugenden Sicherheitskonzept: Das Gehäuse ist explosionsgeschützt und erfüllt die Anforderungen an einen Maschinenraum. Ein explosionsgeschützter Ventilator saugt bodennah Luft aus dem Aggregatraum ab, eine ständige Querdurchlüftung des Maschinenraums ist somit gewährleistet und wird über einen Differenzdruckschalter permanent überwacht. Eine eigene Stromversorgung gewährleistet auch bei ausgeschalteter Maschine eine kontinuierliche Be- und Entlüftung des Maschinenraums. Zudem wird der Kältekreis von einem Leckwarngerät überwacht. Der in Bodennähe montierte Sensor schaltet bei einem Kältemittelaustritt den Maschinenraum spannungslos und gibt ein akustisches und elektronisches Warnsignal ab.
Der Aufbau der Energiestation wurde auf das Erreichen hoher Leistungszahlen ausgerichtet. Die ES Basis verfügt über elektronische Expansionsventile sowie großzügig dimensionierte Wärmeübertrager. Von den zwei halbhermetischen Hubkolbenverdichtern wird einer über einen Frequenzumrichter drehzahlgeregelt, der zweite ist zur Minimierung des Anlaufstroms mit einem Softstarter ausgerüstet, der Regelbereich beträgt 25…100 %. Acht Versionen mit einer Heizleistung zwischen 39 und 252 kW (B0W35) und einer Kühlleistung zwischen 42 und 271 kW (Wasservorlauftemperatur 7 °C, Solevorlauftemperatur 40 °C) sind verfügbar. Bei den angegebenen Daten wird über den gesamten Leistungsgrößenbereich ein COP von 4,4…4,6 und ein EER von 3,9…4,0 erreicht. Die kleinste Maschine hat Abmessungen von (HBT) 1900 × 1550 × 870 mm, die größte von 2000 × 2710 × 870 mm. Zusätzlicher Platzbedarf ist für die Hydraulikmodule erforderlich.
Die Regelung mit permanenter COP/EER-Überwachung managet die Kältekreise, die Hydraulikmodule sowie jeweils drei Regelkreise für Heizen und Kühlen. Optional kann auch die Raumtechnik (Licht, Jalousien etc.) gesteuert werden. Über Durchflusssensoren erfolgt eine Wärme- und Kältemengenzählung. In allen drei Funktionsmodi „Heizen“, „Kühlen“ sowie „gleichzeitiger Heiz- und Kühlbetrieb“ ist die zusätzliche Trinkwassererwärmung möglich. Durch die verschiedenen Hydraulikschemata kann Freecooling im Parallelbetrieb und Wärmerückgewinnung im Kältemaschinenbetrieb realisiert werden. TGA-Planer und -Anlagenbauer können damit auf ein weitgehend standardisiertes, aber trotzdem flexibel anpassbares System zur Realisierung einer hocheffizienten Wärme- und Klimakälteversorgung zurückgreifen. DR
Walter Meier (Klima Deutschland)
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